机器人激光熔覆设备加工参数主要包括激光功率、搭接率、熔覆速度、送粉量、送粉气压和保护气气压等5项关键参数。
(1)激光功率:激光器单位时间内输出的能量。高速激光熔覆一般用kW级激光器,如中科中美生产的ZKZM-2000W和ZKZM-4000W在市场上推广应用较多,可满足大部分的科研和生产需求。
(2)搭接率:搭接率一方面影响熔覆层表面粗糙度,另一方面影响熔覆效率。高速熔覆的搭接率较高,一般为60%-80%(普通熔覆的搭接率为30%-50%)。
(3)熔覆速度:熔覆线速度和熔覆效率均可表示熔覆速度大小。中科中美ZKZM-4KW熔覆实测线速度可做到5m/min-100m/min,在熔覆厚度0.2-1.2mm时,熔覆效率每小时0.5-1.2平方米。
(4)送粉量:高速熔覆的送粉量主要与粉末熔点特性、激光功率、工件运动线速度有关,既要保证粉末充分熔化,同时粉末也不能过烧。
(5)送粉气压和保护气气压,高速熔覆的送粉方式为气动送粉,送粉气压要与送粉量想匹配。保护气气压的选择既要在熔池周围形成保护区域,减少氧化,也不能太大,影响粉末的飞行路径。
检测参数是在高速熔覆完成后,对熔覆层质量好坏的衡量参数,主要包括熔覆层厚度、结合强度、孔隙率、稀释率、表面粗糙度、硬度耐磨性等6项关键参数。
激光熔覆技术是一种经济效益很高的新技术,它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质,降低成本,节约贵重稀有金属材料。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比,激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点,而且可控性好,可实现三维自动加工,加工质量高。因此,机器人激光熔覆设备应用前景十分广阔,而且世界上各工业先进国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视。
同轴送粉激光熔覆技术一般采用半导体光纤输出激光器和盘式气载送粉器,机器人激光熔覆设备熔覆头采用中心出光的圆形光斑方案,光束周围环状送粉或者多束送粉,并设置由专门的保护气通道,粉束、光束与保护气流交于一点。熔覆工作时该焦点处会形成熔池,随着熔覆头与工件做相对运动,在工件表面形成覆层。
机器人激光熔覆设备是结合了目前最先进的工业机器人手臂来完成熔覆加工。机器人灵活的机械手臂能够按照操作人员的要求去完成一系列的动作,通常也可以实现远程监控,预先编程等自动控制功能,因此可以应用在危险或有危害的环境之中。机器人手臂和激光熔覆技术融合在一起,可谓是给激光熔覆设备锦上添花,让熔覆加工更加灵活高效。